[發(fā)明專(zhuān)利]多節(jié)點(diǎn)諧振型聲表面波傳感器的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710601239.8
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107576345B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳智軍;陳趙興;陳濤;趙文玉;賈浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D18/00
• 分類(lèi)號(hào): G01D18/00
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務(wù)所
• 代理人: 賀翔<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

1.一種多節(jié)點(diǎn)諧振型聲表面波傳感器的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，由閱讀器和若干個(gè)諧振型聲表面波傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；其中，所述若干個(gè)諧振型聲表面波傳感器節(jié)點(diǎn)分為兩種類(lèi)型，一種為普通型節(jié)點(diǎn)，即該節(jié)點(diǎn)僅一個(gè)諧振型聲表面波傳感器，另一種為差動(dòng)型節(jié)點(diǎn)，即該節(jié)點(diǎn)包括兩個(gè)諧振型聲表面波傳感器；各個(gè)諧振型聲表面波傳感器具有相鄰但彼此各不重疊的頻帶；所述閱讀器由發(fā)射模塊、收發(fā)隔離模塊、天線模塊、接收模塊以及信號(hào)處理模塊構(gòu)成；所述發(fā)射模塊由多本振源模塊、帶通濾波器模塊以及射頻功率放大器模塊構(gòu)成；所述多本振源模塊由多個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的鎖相環(huán)模塊和合路器模塊構(gòu)成，各個(gè)鎖相環(huán)模塊的輸出端分別與合路器模塊的各個(gè)輸入端口連接， 其特征在于：鎖相環(huán)模塊的數(shù)量以及合路器模塊的輸入端口數(shù)量都與諧振型聲表面波傳感器的數(shù)量相同；與每一個(gè)諧振型聲表面波傳感器的頻帶相對(duì)應(yīng)，閱讀器同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻點(diǎn)的激勵(lì)信號(hào)，以同時(shí)測(cè)量所有諧振型聲表面波傳感器的諧振頻率。

2.如權(quán)利要求1所述的多節(jié)點(diǎn)諧振型聲表面波傳感器的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述閱讀器的接收模塊包括低噪聲射頻放大器模塊、帶通濾波器模塊以及射頻信號(hào)帶通采樣模塊；其中，射頻信號(hào)帶通采樣模塊直接對(duì)放大和濾波后的射頻回波信號(hào)進(jìn)行帶通采樣。

3.如權(quán)利要求1所述的多節(jié)點(diǎn)諧振型聲表面波傳感器的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述閱讀器的信號(hào)處理模塊對(duì)接收到的包括所有諧振型聲表面波傳感器的回波信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到完整的回波頻譜信息，然后搜索到與諧振型聲表面波傳感器數(shù)量對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻譜極大值，之后在每一個(gè)頻譜極大值附近分別進(jìn)行頻域插值，以獲得每一個(gè)諧振型聲表面波傳感器的諧振頻率。

4.一種如權(quán)利要求1所述的多節(jié)點(diǎn)諧振型聲表面波傳感器的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于：工作步驟如下：

步驟A，閱讀器的發(fā)射模塊首先通過(guò)多本振源模塊產(chǎn)生包含多個(gè)頻點(diǎn)的激勵(lì)信號(hào)，然后進(jìn)行帶通濾波和功率放大，之后經(jīng)收發(fā)隔離模塊通過(guò)天線模塊發(fā)射出去；

步驟B，各個(gè)諧振型聲表面波傳感器通過(guò)傳感器天線接收到閱讀器發(fā)射的包含多個(gè)頻點(diǎn)的激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)叉指換能器選頻并經(jīng)逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的聲表面波沿壓電基底表面向兩側(cè)傳播，經(jīng)反射柵多次相干反射并疊加，在諧振腔內(nèi)形成駐波，再通過(guò)叉指換能器經(jīng)正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電磁波，并經(jīng)傳感器天線將各個(gè)傳感器的回波發(fā)射回閱讀器，當(dāng)閱讀器的激勵(lì)信號(hào)經(jīng)收發(fā)隔離模塊調(diào)制為間歇信號(hào)時(shí)，各個(gè)傳感器的回波信號(hào)為幅值隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律衰減的雙邊帶信號(hào)，其載波頻率與隨待測(cè)對(duì)象變化的傳感器諧振頻率一致；

步驟C，閱讀器經(jīng)天線模塊接收所有傳感器疊加的回波信號(hào)，通過(guò)收發(fā)隔離模塊進(jìn)入接收模塊，經(jīng)低噪聲放大、帶通濾波后進(jìn)入射頻信號(hào)帶通采樣模塊，獲得回波數(shù)字信號(hào)；

步驟D，回波數(shù)字信號(hào)進(jìn)入信號(hào)處理模塊，通過(guò)傅里葉變換獲得包含所有諧振型聲表面波傳感器諧振頻率的頻譜信息，然后搜索到與諧振型聲表面波傳感器數(shù)量對(duì)應(yīng)的多個(gè)頻譜極大值，之后再在每一個(gè)頻譜極大值附近分別進(jìn)行頻域插值，以更為準(zhǔn)確地獲得每一個(gè)諧振型聲表面波傳感器的諧振頻率；

步驟E，對(duì)于普通型節(jié)點(diǎn)，根據(jù)相應(yīng)諧振型聲表面波傳感器的諧振頻率測(cè)得該節(jié)點(diǎn)處的待測(cè)對(duì)象值，對(duì)于差動(dòng)型節(jié)點(diǎn)，根據(jù)兩個(gè)差動(dòng)型諧振型聲表面波傳感器的諧振頻率之差測(cè)得該節(jié)點(diǎn)處的待測(cè)對(duì)象值。